Тайны вирусов

...тысячи лет идет эта тихая невидимая война человека и вирусов...

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта

БРАК ПО РАСЧЕТУ

Биотехнология делает только первые шаги, но шаги гигантские. Об одном ее открытии, результаты которого приравниваются к буму, произведенному в электронике открытием транзисторов, и стоит рассказать.

Во многих институтах нашей страны ученые сейчас занимаются загадочным па первый взгляд делом - они гибри-дизируют клетки иммунной системы организма, вырабатывающей антитела, со злокачественными клетками, способными к неограниченному росту. В результате к услугам исследователя - неограниченное количество так называемых моноклональных антител. Метод их получения несравненно сложнее традиционных, какими добывают обычные антитела. Тем не менее число охотников за моноклональными антителами растет, подобно снежному кому.

Эта своеобразная "эпидемия" постепенно захватывает все большее количество лабораторий. Примечательная особенность ее - то обстоятельство, что ей подвержены не только иммунологи, но и химики, вирусологи, микробиологи, хирурги, онкологи.

Научная литература свидетельствует о том, что эта биотехнологическая "горячка" охватила ученых мира. Достаточно привести один факт. В течение многих лет регулярно издается так называемый "Индекс медикус" - обширный справочник, в котором приводится выпускаемая литература всех стран, по самым разным областям медицины и биологии. Так вот, оказывается, что до восьмидесятых годов нашего столетия в этом всемирном справочнике отсутствовал раздел, посвященный моноклональным антителам. В 1982 году такой раздел появился, и сразу стало ясно, что его следовало завести раньше. Оказалось: количество научных работ, посвященных изучению моноклональных антител, превышает число статей об исследованиях антител обычных и даже не работ по такой важной проблеме, как переливание крови.

Долгое время обычные иммунологические методы удовлетворяли, и с их помощью ученые получили впечатляющие результаты. Однако по мере развития иммунологии стало очевидно, что им присущ серьезный недостаток: не было препаратов, которые содержали бы строго одинаковые антитела. Ведь, например, иммунная система мыши может продуцировать около тысячи различных видов антител, направленных против единственного антигена.

Зачем такое множество? Во-первых, любой антиген содержит несколько групп атомов и молекул (детерминантных групп), которые сходны, но не совершенно одинаковы. Поэтому возникающие против каждого антигена антитела обладают и неодинаковой способностью реагировать против него, так как разные антитела соединяются с разными его группами. Во-вторых, лимфоциты, вырабатывающие антитела, тоже не совсем одинаковы, и каждое из их поколений синтезирует свой вариант антитела. По этим же причинам препараты антител, полученные разными лабораториями против одного и того же антитела, тоже нестандартны.

А можно ли сделать так, чтобы они были строго однотипными?

Иные открытия порождают вереницу проблем, иные - решаю! эти проблемы. Впрочем, чаще всего происходит одновременно и то, и другое. Это открытие, как и всякий крупный успех, относящийся к методам науки, повлекло за собой лавину работ. Будто открыли шлюз. Сформировано оно было в статье Дж. Коллера и Ц. Мильштейна, опубликованной в 1975 году.

История его такова. Юный студент-иммунолог Джордж Коллер изучал в институте иммунологии в Базеле мутации тех генов, что контролируют иммунный процесс. Для его исследований требовались антитела высочайшей специфичности.

В то время иммунологи имели в руках лишь один способ получения таких антител: с помощью клеток злокачественной опухоли - миеломы. Эти опухоли - эксперимент природы, ее "подарок" иммунологам. Они возникают в результате злокачественного перерождения клеток одного-единственного клона лимфоцитов (клон - это потомки одной клетки). Иными словами, это моноклональные опухоли, которые вырабатывают моноклональные антитела. Их удается культивировать в пробирке и размножить, так как злокачественные клетки способны к неограниченному росту. Однако экспериментатор вынужден был изучать только те антитела, которые вырабатываются в опухолях. А ему требуются разные антитела. Как же сделать, чтобы и они размножались побыстрее? Поначалу Коллер решил попытаться соединить клетки двух мышиных миелом и выяснить, какие антитела будут вырабатываться гибридными клетками.

Сама возможность слияния клеток различных типов была доказана еще в 1960 году. Удалось гибридизировать клетки не только разных организмов, но даже неодинаковых видов, например, получить гибриды клеток человека и мыши. Однако длительно сохранять и размножать их - непростая задача, так как нередко они утрачивают при культивировании хромосомный набор одного из родителей.

Опыты, которые планировал Коллер, можно было поставить наилучшим образом только у Цезаря Мильштейна - известного иммунохимика, руководителя лаборатории молекулярной биологии в Кембридже. В этой лаборатории Коллер и осуществил слияние клеток двух миелом, причем оказалось, что некоторые гибридные клетки вырабатывают антитела, продуцируемые обоими родителями. Эксперименты были поставлены в 1974 году. Они представляли интерес, но не решали проблемы.

А решение лежало рядом. Коллер рассказывал, что однажды ему пришла идея получить клеточные гибриды, которые были бы способны вырабатывать антитела против любого антигена. Он решил сперва проиммунизировать животное тем или иным антигеном, а затем произвести слияние его лимфоцитов (которые должны вырабатывать соответствующие антитела) с миеломными клетками - чтобы полученная гибридная клетка приобрела свойства обоих родителей, то есть вырабатывала бы то же антитело, что и родитель-лимфоцит, и была бы столь же способной к неограниченному размножению, как клетки миеломы. Иными словами, он решил осуществить "брак по расчету" между нормальной и злокачественной клеткой.

Когда Коллер и Мильштейн стали планировать соответствующий эксперимент, то элементарный подсчет показал: чтобы иметь минимальные шансы па успех, нужно получить около тысячи гибридов. Наконец, наступил день триумфа: они увидели, что гибридные клетки вырабатывают антитела против эритроцитов барана и способны к неограниченному злокачественному росту.

- Это было фантастично,- рассказывал Коллер.- Другие опыты были также положительны. Это был наилучший результат, о котором я только мог мечтать.

Опухоли, возникшие в результате слияния клетки миеломы с лимфоцитом, обрели название гибридом, то есть клона идентичных клеток, каждая из которых вырабатывает абсолютно идентичные молекулы антител, обладающие совершенно одинаковыми способностями.

Произведя слияние лимфоцита с клеткой миеломы, иммунологи даруют ему потенциальное бессмертие на любой стадии развития.

Конструирование гибридом - сложный и кропотливый процесс. Так, в одном из опытов Коллера и Мильштейна из 108 клеток селезенки удалось получить только двадцать одну гибридную клетку, то есть пять гибридных клеток на миллион клеток селезенки. Из этих гибридных клеток только две вырабатывали искомые специфичные антитела. Воистину иголка в стоге сена!

Через несколько лет после появления первой статьи Коллера и Мильштейна в разных странах возникли предприятия по получению моноклональных антител. Сейчас гибридомами занимаются уже сотни ученых. Можно сказать, что ужо создана гибридомная промышленность. Отчего же такой бум? Многие иммунологи считают, что применение гибридом приведет к революции в биотехнологии. Это то же, что хирургу, вынужденному почему-либо оперировать кухонным ножом, дать в руки скальпель.

Представляется очевидным огромное значение гибридом для разных областей биологии и медицины - генетики, онкологии, вирусологии, гематологии и т. д. Например, они незаменимы в области генетики того же иммунитета. Во много раз повышают точность иммунологического анализа, а значит, и эффект лечения многих болезней. Получены моноклональные антитела, которые позволяют анализировать структуру различных вирусов и бактерий. Гибридомы помогают лучше изучить и механизмы аллергии, так как аллергические антитела обычно вырабатываются в организме в ничтожных количествах, что затрудняет их исследование.

Большое значение имеют гибридомы и для диагностики и лечения опухолей.

Наконец, моноклональные антитела позволяют более успешно отбирать совместимых доноров при пересадках органов.

Всего не перечислить. Ведь найден принцип точного узнавания (как преступника - по отпечаткам пальцев) любого биоорганического вещества в любом индивидуальном его проявлении. А живая природа, как мы знаем, богата вариантами...

Когда Коллер и Милыптейн получили первые гибридомы, они не спешили с опубликованием своей работы. Милыитейн обратился к правительству Великобритании с предложением запатентовать открытие. Однако, не получив ответа, решил опубликовать результаты исследований. Он послал свои гибридомы для изучения в разные лаборатории мира. В результате патент на их изобретение был получен другими учеными. Этот факт вызвал полемику в печати западных стран.

Развитие науки вообще - и современной в частности - тесно связано с этическими проблемами. Кого следует считать автором открытия - того, кто выдвинул идею и сам доказал ее правильность, или того, кто оказывал квалифицированную консультацию и всемерную помощь в работе? Или же оба обладают одинаковым правом на признание? Имеет ли ученик равные права на открытие, которое он сделал вместе с учителем? Эти вопросы пока не решены в юридическом плане. И продолжают обсуждаться как в прессе, так и в научных кулуарах.

Следует отметить, что в 1984 году Мильштейн и Коллер были удостоены Нобелевской премии.